实验6 蒸汽压缩制冷
实验6 蒸汽压缩制冷（热泵）装置性能实验
一、实验目的
1. 了解蒸汽压缩制冷（热泵）装置。学习运行操作的基本知识。
2. 测定制冷剂的制冷系数。掌握热工测量的基本技能。
3. 分析制冷剂的能量平衡。
二、实验任务
1. 测定水冷式单级蒸汽压缩制冷系统的制冷系数。
2. 了解壳管式换热器的性能，节流阀的调节方法和性能。
3. 了解热泵循环系统的流程和制热系数的概念。
三、实验原理
该系统是由压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器组成，制冷机的作用是从低温物体中取出热量、并将它传给周围介质。热力学第二定律指出：“不可能使热量由低温物体传向高温物体而不引起其他的变化”。本实验用制冷装置，需要消耗机械功。用工质进行制冷循环，从而获得低温。蒸汽压缩制冷循环的经济性可用制冷系数ε来评价。鉴于实际设备存在的各种实际损失，故ε值可分为“理论制冷系数”和“实际制冷系数”。
图6-1 蒸汽压缩制冷循环
1. 理论制冷系数
图6-1为蒸汽压缩制冷循环的T-S图。1-2未压缩过程，2-3-4为制冷剂冷凝过程，4-5为节流过程，5-1为吸热蒸发。理论制冷系数ε为理论制冷量q2和理论功w之比：
ε= q2/w = ( h1-h4) / (h2-h1)
2. 实际制冷系数
实际制冷系数是指制冷机有效制冷能力Q0与实际消耗的电功率N之比：
εγ= Q0/N =εηｉηｍηｄηｍ０
式中ηｉ为压缩机的指示效率，ηｍ为压缩机的机械效率；ηｄ为传动装置效率；ηｍ０为电机效率。实际制冷系数约为理论制冷系数的1/2～2/3
3.工作原理
1）工作过程
单级蒸汽压缩制冷系统，是由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀四个基本部件组成。它们之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断地循环流动，发生状态变化，与外界进行热量交换。制冷系统的基本原理液体制冷剂在蒸发器中吸收被冷却的物体热量之后，汽化成低温低压的蒸汽、被压缩机吸入、压缩成高压高温的蒸汽后排入冷凝器、
在冷凝器中向冷却介质(水或空气)放热，冷凝为高压液体、经节流阀节流为低压低温的制冷剂、再次进入蒸发器吸热汽化，达到循环制冷的目的。这样，制冷剂在系统中经过蒸发、压缩、冷凝、节流四个基本过程完成一个制冷循环。在制冷系统中，蒸发器、冷凝器、压缩机和节流阀是制冷系统中必不可少的四大件，这当中蒸发器是输送冷量的设备。制冷剂在其中吸收被冷却物体的热量实现制冷。压缩机是心脏，起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽的作用。冷凝器是放出热量的设备，将蒸发器中吸收的热量连同压缩机功所转化的热量一起传递给冷却介质带走。节流阀对制冷剂起节流降压作用、同时控制和调节流入蒸发器中制冷剂液体的数量，并将系统分为高压侧和低压侧两大部分。实际制冷系统中，除上述四大件之外，常常有一些辅助设备，如电磁阀、分配器、干燥器、集热器、易熔塞、压力控制器等部件组成，它们是为了提高运行的经济性，可靠性和安全性而设置的。
制冷系统的组成：
制冷系统的循环过程：压缩过程
冷凝过程
节流过程
蒸发过程
理论循环：
1－2：压缩过程
2－2’：冷却过程
2’－3：冷凝过程
3－4：节流过程
4－1：蒸发过程
1-2质量1m 气体压缩：21p p →
2-32321/)(V V V m -气体拍向储气罐
3-4231/V V m 参与气体膨胀12P P →
4-11411/)(V V V m -气体吸入气缸
3）排气压力对压气机的影响
冷系统运行时，其排气压力与冷凝温度相对应，而冷凝温度与其冷却介质的流量 和温度、制冷剂
流入量、冷负荷量等有关。在检查制冷系统时，应在排气管处装一只排气压力表，检测排气压力，作
为分析故障资料。
（1）排气压力高的因素当排气压力高于正常值时，一般有冷却介质的流量小或冷却介质温度高、
制冷剂充注量过多、冷负荷大及膨胀开启大等。
以上因素会引起系统的循环流量增加，冷凝热负荷也相应增加。由于热量不能及时全部散出，引起冷
凝温度上升，而所能检测到的是排气（冷凝）压力上升。在冷却介质流量低或冷却介质温度高的情况
下，冷凝器的散热效率降低而使冷凝温度上升。在冷却介质流量低或冷却介质温度高的情况下，冷凝
器的散热效率降低而使冷凝温度上升。对于制冷剂充注量过多的原因，是多余的制冷剂液占据了一部
分冷凝管，使冷凝面积减少，引起冷凝温度上升。
（2）排气压力低的因素排气压力低于正常值，其因素有压缩机效率低、制冷剂量不足、冷负荷小
、膨胀阀开度小，过滤器不畅通，包括膨胀阀过滤网以及冷却介质温度低等。
以上几种因素都会引起系统的制冷流量下降、冷凝负荷小，使冷凝温度下降。
从上述的吸气压力与排气压力与排气压力变化情况看，两者有密切的关系。在一般情况下，吸气压力
升高，排气压力也相应上升；吸入压力下降，排气压力也相应下降。也可从吸气压力表的变化估计出
排气压力的大致情况。
知识点部分要有传热及换热器的内容！已改
2）换热器：
管壳式换热器为例
管壳式换热器由一个壳体和包含许多管子的管束所构成，冷、热流体之间通过管壁进行换热的换热器。管壳式换热器作为一种传统的标准换热设备，管壳式换热器在化工、炼油、石油化工、动力、核能和其他工业装置中得到普遍采用，特别是在高温高压和大型换热器中的应用占据绝对优势。通常管壳式换热器的工作压力可达4兆帕，工作温度在200℃以下，在个别情况下还可达到更高的压力和温度。一般壳体直径在1800毫米以下，管子长度在9米以下,在个别情况下也有更大或更长的。
工作原理和结构图1 [固定管板式换热器]
为固定管板式换热器的构造。A流体从接管1流入壳体内，通过管间从接管2流出。B流体从接管3流入,通过管内从接管4流出。如果A流体的温度高于B流体,热量便通过管壁由A 流体传递给B流体；反之，则通过管壁由B流体传递给A流体。壳体以内、管子和管箱以外的区域称为壳程，通过壳程的流体称为壳程流体 (A流体)。管子和管箱以内的区域称为管程,通过管程的流体称为管程流体(B流体)。管壳式换热器主要由管箱、管板、管子、壳体和折流板等构成。通常壳体为圆筒形;管子为直管或U形管。为提高换热器的传热效能，也可采用螺纹管、翅片管等。管子的布置有等边三角形、正方形、正方形斜转45°和同心圆形等多种形式，前3 种最为常见。按三角形布置时，在相同直径的壳体内可排列较多的管子，以增加传热面积，但管间难以用机械方法清洗，流体阻力也较大。管板和管子的总体称为管束。管子端部与管板的连接有焊接和胀接两种。在管束中横向设置一些折流板，引导壳程流体多次改变流动方向，有效地冲刷管子，以提高传热效能，同时对管子起支承作用。折流板的形状有弓形、圆形和矩形等。为减小壳程和管程流体的流通截面、加快流速，以提高传热效能，可在管箱和壳体内纵向设置分程隔板，将壳程分为2程和将管程分为2程、4程、6程和8程等。管壳式换热器的传热系数，在水-水换热时为1400～2850瓦每平方米每摄氏度〔W/(m(℃)〕;用水冷却气体时,为10～280W/(m(℃)；用水冷凝水蒸汽时,为570～
4000W/(m(℃)。
管壳式换热器特点：管壳式换热器是换热器的基本类型之一，19世纪80年代开始就已应用在工业上。这种换热器结构坚固,处理能力大、选材范围广，适应性强，易于制造,生产成本较低，清洗较方便，在高温高压下也能适用。但在传热效能、紧凑性和金属消耗量方面不及板式换热器、板翅式换热器和板壳式换热器等高效能换热器先进。
管壳式换热器分类：管壳式换热器按结构特点分为固定管板式换热器、浮头式换热器、Ｕ型管式换热器、双重管式换热器、填函式换热器和双管板换热器等。前 3种应用比较普遍。
3）对流换热
热对流：流体中温度不通过的各部分之间，由于发生相对的宏观运动而把热量由一处传递到另一处的现象。热对流必然同时伴随着热传导，自然界不存在单一的热对流。
对流换热：对流换热是流体通过与其温度不同的固体壁面时发生的热量传递过程。对流换热与热对流不同，既有热对流，也有导热，不是基本传热方式。 对流换热系数)
(f w t t A h -Φ=)(2k m w h 不是物性参数，是受多种因数影响的复杂函数
四、试验方法
1、实验前必须预习实验指导书及压缩制冷原理的有关内容。实验时，必须弄清教师对实验装置及其仪表使用方法的进一步介绍，方可进行实验。
2、实验操作步骤如下：
1）在工况稳定的情况下，开始实验测试，测定改工况下的吸气压力、排气压力、吸气温度、排气温度、过冷温度、蒸发器和冷凝器的进水出水温度以及它们的流量、压缩机的输入电功率等参数。
2）为提高测量的准确性，每隔3分钟读取一次数据，取三次数据的平均值作为测试结果（三次记录数据均在稳定工况下测试）。
3）调节截流装置的开度，重复上述操作过程，测得一组新的实验数据。
4）数据记录完毕后，慢慢减小各种调节装置的开度。
5）关闭压缩机开关，然后关闭水泵电源开关。切断总电源，清洗水箱，排掉水箱中的水。
规定工况：P 吸=0.15MPa ，P 排=0.88MPa
t 吸=18.1℃，t 排=74.1℃，t 过冷=34.7℃
未经现场指导教师同意，除上述所需开关旋钮，阀门允许操作外，实验仪上其余装置及开关均不得擅自乱动，否则后果自负。
为测定理论制冷系数和实际制冷系数，应在试验中进行一下各项的测量。
1. 测定各状态的焓h 1、h 2 和h 4，为此，需测量1,2,4点的压力和温度，然后在工质 的LgP-h 图上查得h 1、h 2 和h 4数值。压力值用压力表测量，各点温度用水银温度计测量。
2. 制冷机实际消耗的功率用功率表测出电机消耗的电功率N(KW)即可。
3. 有效制冷能力Q 0的测定：本实验用水在蒸发器中交换的热量来确定。
Q 0 = m z C (t Z1-t Z2) (6-3)
式中：m 为流过蒸发器的水流量（㎏/s ）， Ｃ为水的比热 （ＫＪ／㎏℃）， t Z1和t Z2为水流进、出口的温度℃。
用类似的昂发，亦可确定冷凝器中水流交换的热量Ｑｋ：
Ｑｋ＝ m i C (t ｌ1-t ｌ2) (6-4)
m = m /θ ㎏/s (6-5)
式中：θ为测量时间（sec ）；m 为水流累计量 （㎏）。电机效率可用电极效率曲线查得。
五、实验设备及仪表
1. 水冷式氟利昂制冷装置，功率表，电压表，温度计，压力表，流量计，转速表等。
2. 两缸立式氟利昂制冷机、壳管式冷凝器、壳管式蒸发器、热力膨胀阀（节流阀）。
3. 图6-2为实验装置系统示意图。
图6-2 蒸汽压缩制冷实验装置示意图
六、数据整理和实验报告
1. 实验报告
2. 实验记录及数据整理在参考表6-1中。
3. 全班各组实验数据汇集后，画出ε-t o曲线。
4.结合课堂讲授的理论及实验内容，学生要提供自编的实验报告书。
5.. 学生要根据自己所进行的实验独立认真地撰写实验报告。要求字迹工整、数据准确、
观察现象的文字描述层次清晰并应结合理论教学中的知识对实验结果给出分析
价。
七、思考题
1.制冷系数与蒸发温度t o（冷凝温度t k）的关系？
2.实际制冷系数与理论制冷系数的比较？
3.如果利用冷凝器的放热量Q k，该制冷装置将成为热泵系统。可按下式计算热泵的
制热系数:
φ= Q k/N
按上式计算一组工况下的制热系数，如果用电加热提供热量，消耗的功率是多少？
试分析热泵的节能原理。
4.根据制冷原理请修改参考表6-1。
大气压力室温
项目工质温度工质压力循环水温度循环水流量电机功
电机效率压缩机转速
率
冷凝温度蒸发温度对蒸汽压缩式制冷机组性能的影响
冷凝温度蒸发温度对蒸汽压缩式制冷机组性能的影 响 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
冷凝温度、蒸发温度对蒸汽压缩式制冷机组性能的影响通常空调系统使用的制冷机组，使用最为广泛的是蒸汽压缩式制冷剂循环系统。在该系统循环过程中，由制冷压缩机抽吸从蒸发器流过来的低压、低温制冷剂蒸气，经压缩机压缩成高压、高温蒸气而排出，这样就把制冷剂蒸气分成了高压区和低压区。从压缩机的排出口至节流元件的入口端为高压区，该区压力称高压压力或冷凝压力，温度称为冷凝温度。从节流元件的出口至压缩机的吸入口为低压区，该区压力称为低压压力或蒸发压力，温度称为蒸发温度。正是由于压缩机造成的高压和低压之间的压力差，才使制冷剂在系统内不断地流动。一旦高、低压之间的压力差消失，即高低压平衡之一，制冷剂就停止了流动。高压区和低压区压力差的产生及压力差的大小，完全是压缩机压缩蒸气的结果，压缩机一旦推动压缩蒸气的能力，即形成的压力差很小，制冷循环也就不存在了。压缩机不停地运转是靠消耗电能或机械能来实现的。 在蒸汽压缩式循环系统运行过程中，冷凝温度、蒸发温度对制冷量、制冷系数有影响，而且蒸发温度的影响较大。具体表现为： 1、蒸发温度降低，制冷循环性能变差，制冷量迅速减小，制冷系数降低。而随着制冷循 环的蒸发温度的降低，制冷压缩机所消耗的功率的变化则是不确定的。 2、冷凝温度升高后，制冷循环性能变差，制冷量减少，制冷系数降低，压缩机功耗升 高。 3、蒸发温度在一定限度内升高，能提高制冷系数、增加制冷量，但蒸发温度过高，自节 流装置过来的制冷剂液体容易闪发，堵塞制冷剂通道，影响系统的正常运行，故蒸发温度不宜过高。
汽车蒸汽压缩式制冷装置组成及工作原理
汽车蒸汽压缩式制冷装置组成及工作原理
汽车蒸汽压缩式制冷装置组成及工作原理 装置：压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器，循环管网。 工作原理：制冷剂经过压缩、冷凝、膨胀、蒸发、循环制冷。 用蒸发器出风温度来控制压缩机电磁离
合器吸合或脱离，用间歇运行来控制系统制冷能力和车内空调负荷摇板式压缩机工作原理 (1) 压缩机 压缩机的作用是将从蒸发器出来的低温、低压的气态制冷剂通过压缩转变为高温、高压的气态制冷剂，并将其送入冷凝器。目前在汽车空调系统中所采用的压缩机有多种类型，比较常见的有斜盘式压缩机、叶片式压缩机、涡旋式压缩机、曲轴连杆式压缩机等。此外，压缩机还可分为定排量和变排量的两种型式，变排量压缩机可根据空调系统的制冷负荷自动改变排量，使空调系统运行更加经济。 a) 旋转斜盘式压缩机 结构: 旋转斜盘式压缩机的结构见图4-47，这种压缩机通常在机体圆周方向上布置有6个或者10个气缸，每个气缸中安装一个双向活塞形成6缸机或10缸机，每个气缸两头都有进气阀和排气阀。活塞由斜盘驱动在气缸中往复运动，活塞的一侧压缩时，另一侧则为进气。
图4-47 旋转斜盘式压缩机的结构 工作过程: 旋转斜盘式压缩机的工作过程见图4-48，压缩机轴旋转时，轴上的斜盘同时驱动所有的活塞运动，部分活塞向左运动，部分活塞向右运动。图中的活塞在向左运动中，活塞左侧的空间缩小，制冷剂
被压缩，压力升高，打开排气阀，向外排出，与此同时，活塞右侧空间增大，压力减小，进气阀开启，制冷剂进入气缸。由于进、排气阀均为单向阀结构，所以保证制冷剂不会倒流。 图4-48 旋转斜盘压缩机的工作过程
蒸汽压缩式制冷概述
蒸汽压缩式制冷概述 蒸气制冷是利用某些低沸点的液态制冷剂在不同 压力下汽化时吸热的性质来实现人工制冷的。在制冷技术中，蒸发是指液态制冷剂达到沸腾时变成气态的过程。液态变成气态必须从外界吸收热能才能实现，因此是吸热过程，液态制冷剂蒸发汽化时的温度叫做蒸发温度，凝结是指蒸汽冷却到等于或低于饱和温度，使蒸汽转化为液态。 在日常生活中，我们能够观察到许多蒸发吸热的现象。比如，我们在手上擦一些酒精，酒精很快蒸发，这时我们感到擦酒精部分反应很凉。又如常用的制冷剂氟利昂F—12液体喷洒在物体上时，我们会看到物体表面很快结上一层白霜，这是因为F—12的液体喷到物体表面立即吸热，使物体表面温度迅速下降(当然这是不实用的制冷方法，制冷剂F—12不能回收和循环使用)。目前一些医疗机构采用的冷冻疗法即是利用了这一原理。蒸气压缩式制冷是利用液态制冷剂汽化时吸热，蒸汽凝结时放热的原理进行制冷的。一、制冷循环压缩机是保证制冷的动力，利用压缩机增加系统内制冷剂的压力，使制冷剂在制冷系统内循环，达到制冷目的。开始压缩机吸入蒸发制冷后的低温低压制冷剂气体，然后压缩成高温高压气体送冷凝器；高压高温气体经冷凝器冷却后使气体冷凝变为常温高压液体；当常温高压液体流入热力膨
胀阀，经节流成低温低压的湿蒸气，流入蒸发器，从周围物体吸热，经过风道系统使空调房间温度冷却下来，蒸发后的制冷剂回到压缩机中，又重复下一个制冷循环，从而实现制冷目的。二、制冷剂在制冷系统中状态从压缩机出口经冷凝器到膨胀阀前这一段称为制冷系统高压侧；这一段的压力等于冷凝温度下制冷剂的饱和压力。高压侧的特点是：制冷剂向周围环境放热被冷凝为液体，制冷剂流出冷凝器时，温度降低变为过冷液体。从膨胀阀出口到进入压缩机的回气这一段称为制冷系统的低压侧，其压力等蒸发器内蒸发温度的饱和压力。制冷剂的低压侧段先呈湿蒸气状态，在蒸发器内吸热后制冷剂由湿蒸气逐渐变为汽态制冷剂。到了蒸发器的出口，制冷剂的温度回升为过热气体状态。过冷液态制冷剂通过膨胀阀时，由于节流作用，由高压降低到低压(但不消耗功、外界没有热交换）；同时有少部分液态制冷剂汽化，温度随之降低，这种低压低温制冷剂进入蒸发器后蒸发（汽化）吸热。低温低压的气态制冷剂被吸入压缩机，并通过压缩机进入下一个制冷循环。三、制冷量在制冷循环中，循环流动的每千克制冷剂从被冷却物体吸收的热量叫做单位重量制冷量，用符号q表示，单位是kcal/kg，单位重量制冷量是表示制冷循环效果的一个特殊参数，这由制冷剂的性质，循环温度等条件决定，蒸发温度越低，冷凝温度越高，其值越小，反之越大。制冷装置的产冷量是单
蒸汽压缩式制冷的原理
第二节蒸汽压缩式制冷的原理 自然界中的物质是以三种不同的聚集态存在的，即：固态、液态和气态。 一、蒸气压缩式制冷的热力学原理 物质集态的改变称之为相变。相变过程中，由于物质分子的重新排列和分子热运动速度的改变，会吸收或放出热量。这种热量称作潜热物质发生从质密态到质稀态的相变是将吸收潜；反之,当它发生有质稀态向质密态的相变时则放出潜热。 液体气化形成蒸汽，利用该过程的吸热效应制冷的方法称液体蒸发制冷。当液体处在密闭的容器内时，若容器内除了液体和液体本身的蒸汽外不含任何其它气体，那么液体和蒸气在某一压力下将达到平衡。这种状态称饱和状态。如果将一部分饱和蒸汽从容器中抽出，液体就必然要再气化出一部分蒸汽来维持平衡。我们以该液体为制冷剂，制冷剂液体气化时要吸收气化潜热，该热量来自被冷却对象，只要液体的蒸发温度比环境温度低，便可使被冷却对象变冷或者使它维持在环境温度下的某一低温。 为了使上述过程得以连续进行，必须不断地从容器中抽走制冷剂蒸汽，再不断地将其液体补充进去。通过一定的方法将蒸汽抽出，再令其凝结为液体后返回到容器中，就能满足这一要求。为使制冷剂蒸气的冷凝过程可以在常温下实现，需要将制冷剂蒸气的压力提高到常温下的饱和压力，这样，制冷剂将在低温低压下蒸发，产生制冷效应；又在常温和高压下凝结向环境温度的介质排放热量。凝结后的制冷剂液体由于压力较高，返回容器之前需要先降低压力。由此可见，液体蒸发制冷循环必须具备以下四个基本过程：制冷剂液体在低压下气化产生低压蒸汽，将低压蒸汽抽出并提高压力变成高压气。将高压气冷凝为高压液体，高压液体再降低压力回到初始的低压状态。其中将低压蒸汽提高压力需要能量补偿。 利用沸点很低的制冷剂相态变化过程所发生的吸放热现象，借助于压缩机的抽吸压缩、冷凝器的放热冷凝、节流阀的节流降压、蒸发器的吸热汽化的不停循环过程，达到使被冷对象温度下降目的的制冷方法。 二、蒸气压缩式制冷的系统组成 单级蒸气压缩式制冷系统由压缩机，冷凝器，膨胀阀和蒸发器组成。其工作过程如下：制冷剂在压力温度下沸腾，低于被冷却物体或流体的温度。压缩机不断地抽吸蒸发器中产生的蒸气，并将它压缩到冷凝压力，然后送往冷凝器，在压力下等压冷却和冷凝成液体，制冷剂冷却和冷凝时放出的热量传给冷却介质(通常是水或空气)，与冷凝压力相对应的冷凝温度一定要高于冷却介质的温度，冷凝后的液体通过膨胀阀或其他节流元件进入蒸发器。单级蒸气压缩式制冷系统如下图1－2所示。
蒸气压缩式制冷原理
蒸气压缩式制冷原理https://www.360docs.net/doc/599857793.html, 蒸气制冷是利用某些低沸点的液态制冷剂在不同压力下汽化时吸热的性质来实现人工制冷的。 在制冷技术中，蒸发是指液态制冷剂达到沸腾时变成气态的过程。液态变成气态必须从外界吸收热能才能实现，因此是吸热过程，液态制冷剂蒸发汽化时的温度叫做蒸发温度，凝结是指蒸汽冷却到等于或低于饱和温度，使蒸汽转化为液态。 在日常生活中，我们能够观察到许多蒸发吸热的现象。比如，我们在手上擦一些酒精，酒精很快蒸发，这时我们感到擦酒精部分反应很凉。又如常用的制冷剂氟利昂F—12液体喷洒在物体上时，我们会看到物体表面很快结上一层白霜，这是因为F—12的液体喷到物体表面立即吸热，使物体表面温度迅速下降(当然这是不实用的制冷方法，制冷剂F—12不能回收和循环使用)。目前一些医疗机构采用的冷冻疗法即是利用了这一原理。 蒸气压缩式制冷是利用液态制冷剂汽化时吸热，蒸汽凝结时放热的原理进行制冷的。 二、制冷循环 压缩机是保证制冷的动力，利用压缩机增加系统内制冷剂的压力，使制冷剂在制冷系统内循环，达到制冷目的。开始压缩机吸入蒸发制冷后的低温低压制冷剂气体，然后压缩成高温高压气体送冷凝器；高压高温气体经冷凝器冷却后使气体冷凝变为常温高压液体；当常温高压液体流入热力膨胀阀，经节流成低温低压的湿蒸气，流入蒸发器，从周围物体吸热，经过风道系统使空调房间温度冷却下来，蒸发后的制冷剂回到压缩机中，又重复下一个制冷循环，从而实现制冷目的。 三、制冷剂在制冷系统中状态 从压缩机出口经冷凝器到膨胀阀前这一段称为制冷系统高压侧；这一段的压力等于冷凝温度下制冷剂的饱和压力。高压侧的特点是：制冷剂向周围环境放热被冷凝为液体，制冷剂流出冷凝器时，温度降低变为过冷液体。 从膨胀阀出口到进入压缩机的回气这一段称为制冷系统的低压侧，其压力等蒸发器内蒸发温度的饱和压力。制冷剂的低压侧段先呈湿蒸气状态，在蒸发器内吸热后制冷剂由湿蒸气逐渐变为汽态制冷剂。到了蒸发器的出口，制冷剂的温度回升为过热气体状态。过冷液态制冷剂通过膨胀阀时，由于节流作用，由高压降低到低压(但不消耗功、外界没有热交换）；同时有少部分液态制冷剂汽化，温度随之降低，这种低压低温制冷剂进入蒸发器后蒸发（汽化）吸热。低温低压的气态制冷剂被吸入压缩机，并通过压缩机进入下一个制冷循环。 四、制冷量 在制冷循环中，循环流动的每千克制冷剂从被冷却物体吸收的热量叫做单位重量制冷量，用符号q表示，单位是kcal/kg，单位重量制冷量是表示制冷循环效果的一个特殊参数，这由制冷剂的性质，循环温度等条件决定，蒸发温度越低，冷凝温度越高，其值越小，反之越大。制冷装置的产冷量是单位时间内从被冷却物体吸收并在冷凝器中放掉的热量，用符号Q表示，单位是kcal/kg。Q值的大小等于冷重量流量G与单位重量制冷量q的乘积，即：Q＝G·q 在实际工作中，有时为了方便的获得制冷量的粗略计算也可通过下式计算 Q＝L·(t2 －t1 ) 式中L循环风量，(t2 －t1 )为进出风温度差。 在日本、欧美等国家制冷量常用冷吨来表示，但日本冷吨与美国冷吨在数值上略有差别，在日本，产冷量的单位用日本冷吨，1日冷吨表示1000克0oC的水在24小时内制成0oC的冰所消耗的冷量：1日冷吨＝3320kcal／h 1美冷吨＝3024Lcal／h 常用制冷量的单位换算：
单蒸气压缩式制冷的理论循环
3．1 单级蒸气压缩式制冷的理论循环 3．1．1 制冷系统与循环过程 单级蒸气压缩式制冷系统主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器四大部件组成，如图3－1所示。对制冷剂蒸气只进行一次压缩，称为蒸气单级压缩。整个循环过程主要由压缩过程、冷凝过程、节流过程以及蒸发过程四个过程组成，每个过程在不同的部件中完成，制冷剂在每个过程中的状态又各不相同，具体情况如下。 图3－1 单级蒸气压缩式制冷系统 1 压缩机 2 冷凝器 3 膨胀阀 4 蒸发器 压缩过程：整个循环过程中，压缩机起着压缩和输送制冷剂蒸气并造成蒸发器中低压和冷凝器中高压的作用，是整个系统的心脏。制冷循环的压缩过程是在压缩机中完成的：压缩机不断抽吸从蒸发器中产生的压力为p o、温度为t o的制冷剂蒸气，将它压缩成压力为p k、温度为t k的过热蒸气，并输送到冷凝器中。在这个过程中，压缩机需要做功。 冷凝过程：冷凝器是制冷系统中输出热量的设备，冷凝过程是在该部件中完成的。在压力p k下，来自于压缩机的制冷剂过热蒸气在冷凝器中首先被冷却成饱和蒸气，然后再逐渐被冷凝成液体，制冷剂冷却和冷凝时放出的热量传给冷却介质（通常是水或空气）。在冷凝过程中，与冷凝压力p k相对应的冷凝温度t k一定要高于冷却介质的温度，冷凝后的液体通过膨胀阀或其它节流元件进入蒸发器。 节流过程：节流过程是在膨胀阀中完成的。当制冷剂液体经过膨胀阀时，压力由p k降至p o，温度由t k降至t o，部分液体气化。所以离开膨胀阀的制冷剂为温度为t o的两相混合物，该两相混合物进入蒸发器。 蒸发过程：蒸发器是制冷系统中冷量输出设备，蒸发过程是在蒸发器中完成的。在蒸发器中，来自膨胀阀的两相混合物在压力p0和温度t0下蒸发，从被冷却介质中吸取它所需要的气化潜热，从而达到制取冷量的目的。在蒸发过程中，与蒸发压力p0相对应的蒸发温度
实验6 蒸汽压缩制冷
实验6 蒸汽压缩制冷（热泵）装置性能实验 一、实验目的 1. 了解蒸汽压缩制冷（热泵）装置。学习运行操作的基本知识。 2. 测定制冷剂的制冷系数。掌握热工测量的基本技能。 3. 分析制冷剂的能量平衡。 二、实验任务 1. 测定水冷式单级蒸汽压缩制冷系统的制冷系数。 2. 了解壳管式换热器的性能，节流阀的调节方法和性能。 3. 了解热泵循环系统的流程和制热系数的概念。 三、实验原理 该系统是由压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器组成，制冷机的作用是从低温物体中取出热量、并将它传给周围介质。热力学第二定律指出：“不可能使热量由低温物体传向高温物体而不引起其他的变化”。本实验用制冷装置，需要消耗机械功。用工质进行制冷循环，从而获得低温。蒸汽压缩制冷循环的经济性可用制冷系数ε来评价。鉴于实际设备存在的各种实际损失，故ε值可分为“理论制冷系数”和“实际制冷系数”。 图6-1 蒸汽压缩制冷循环 1. 理论制冷系数 图6-1为蒸汽压缩制冷循环的T-S图。1-2未压缩过程，2-3-4为制冷剂冷凝过程，4-5为节流过程，5-1为吸热蒸发。理论制冷系数ε为理论制冷量q2和理论功w之比： ε= q2/w = ( h1-h4) / (h2-h1) 2. 实际制冷系数 实际制冷系数是指制冷机有效制冷能力Q0与实际消耗的电功率N之比： εγ= Q0/N =εηｉηｍηｄηｍ０ 式中ηｉ为压缩机的指示效率，ηｍ为压缩机的机械效率；ηｄ为传动装置效率；ηｍ０为电机效率。实际制冷系数约为理论制冷系数的1/2～2/3 3.工作原理 1）工作过程 单级蒸汽压缩制冷系统，是由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀四个基本部件组成。它们之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断地循环流动，发生状态变化，与外界进行热量交换。制冷系统的基本原理液体制冷剂在蒸发器中吸收被冷却的物体热量之后，汽化成低温低压的蒸汽、被压缩机吸入、压缩成高压高温的蒸汽后排入冷凝器、
提高压缩蒸汽制冷循环制冷效率的途径及分析----安全3班第五组
综合训练项目 提高压缩蒸汽制冷循环制冷效率的途径及分析 成员分工： 杨小增25（文献查询） 杨一帆26、张继丰27、周洋30（计算过程）张涛28、周洋30（结论分析） 周露函29（不足与展望） 周洋30（选题意义） 安全15-3班第五组
（一）选题意义 随着人们生活水平的提高,空调的使用日益广泛,建筑能耗也不断增加,能源问题日益突出。节能已成为“十一五”期间的重要任务,其核心目标是在“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低。与此同时,大量使用机械压缩式制冷系统带来电能消耗、环境污染问题也向人类可持续发展提出了挑战。因此,制冷设备的节能对“十一五”节能目标的实现有着巨大的现实意义和深远的历史意义。蒸气压缩制冷系统广泛应用国民经济各个部门及人民生活的各个领域，这给我们带来舒适便捷的生活，同时也消耗着大量的能源。制冷机组在运行过程中，由于冷凝温度和蒸发温度的温差较大，会对整个机组的运行造成损害; 而且，制冷系统在设计、安装和选用制冷剂过程都会对制冷系统的性能产生影响。近年来，国内外学者对蒸气压缩制冷系统展开了许多研究，研究发现提高制冷系统的过冷可以减少节流损失，通过对冷凝器流出的制冷剂液体进行过冷，防止进入节流装置前的制冷剂处于两相态，使节流机构工作稳定，降低进入蒸发器两相态制冷剂的干度，避免大幅度的压降而引起的制冷剂的闪蒸，能有效的提高系统的性能及制冷量。提高系统的过冷度，来减小高低温热源的温差，一方面可以防止制冷剂液体进入压缩机，产生液击，损坏压缩机，减少对系统的损害; 另一方面也可以提高系统的制冷效率，降低能源的消耗。
（二）研究内容及方法 本文对带有过冷的蒸气压缩制冷系统进行了热力学分析，同时液体过冷对制冷性能的影响进行计算，并研究多种文献得出结论。 （三）计算过程 ( 1) 无过冷的蒸气压缩制冷循环 无过冷循环的制冷量: Q0= m0( h1－h5) = m0( h1－h4) 无过冷循环的压缩机耗功: P0= m0( h2－h1) 无过冷循环的COP0: ( 2) 带过冷的制冷循环 带过冷循环的制冷量
吸收式制冷和蒸汽压缩制冷相比的特点和区别
吸收式制冷和蒸汽压缩制冷相比的特点和区别 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
1.吸收式制冷和蒸汽压缩制冷相比有何特点 答：吸收式制冷和蒸汽压缩式制冷一样同属于液体气化法制冷，既都是利用低沸点的液体或者让液体在低温下气化，吸取气化潜热而产生冷效应 然而两者之间又有很大的区别，主要的不同之处有以下几方面： ⒈吸收式制冷循环是依靠消耗热能作为补偿，从而实现“逆向传热”。而且对热能的要求不高，它们可以是低品位的工厂余热和废热，也可以是地热水，或者燃气以至经过转化成热能的太阳能。可见它对能源的利用范围很宽广，不像蒸汽压缩式制冷循环需要消耗高品位的电能，因此对于那些有余热和废热可利用的用户，吸收式制冷机在首选之列。 ⒉吸收式制冷机是由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液泵和节流阀等部件组成，除溶液泵之外没有其他运转机器设备。因此结构较为简单；另外由于运转平静，振动和噪声很小，所以尤为大会堂、医院、宾馆等用户欢迎。 ⒊吸收式制冷系统内虽然也分高压部分和低压部分，但溴化锂吸收式系统内的高压仅左右，故绝热无爆炸的危险。加上它所使用的工质对人体无害，因此从安全的角度看它又是十分可靠的。 ⒋吸收式制冷机使用的工质不像蒸汽压缩式制冷机那样使用单一的制冷剂，而是使用又吸收剂和制冷剂配对的工质对。它们呈溶液状态。其中吸收剂是对制冷剂具有极大吸收能力的物质，制冷剂则是由汽化潜热较大的物质充当。例如氨——水吸收式制冷机中的工质对，是由吸收剂——水和制冷剂——氨组成；溴化锂吸收式制冷机中的工质对，是由吸收剂——溴化锂和制冷剂——水组成。
⒌吸收式制冷机基本上是属于机组型式，外接管材的消耗量较少；而且对基础和建筑物的要求都一般，所以设备以外的投资（材料、土建、施工费等）比较省。如此看来，吸收式制冷机的优点是如此之多，似乎可以取代蒸汽压缩式制冷机，当然也不是这样吸收式制冷机的缺点也客观存在。首先是它的热效率低。在有废热和余热可利用的场所使用这种制冷设备是合算的，但如果特地为它建立热源则不一定经济；其次是由于换热器中大量使用铜材，所以设备投资较高；再则其冷却负荷约为蒸汽压缩式制冷机的一倍，冷却水量大，用于冷却水系统的动力耗费和水冷却设备投资比较大，因此在选择制冷机的型式时，应该做全面的技术经济分析，理应使它的优点得到充分发挥。
蒸气压缩式制冷循环系统工作原理教案
蒸气压缩式制冷循环系统工作原理 教案 西华一职专：汪伯超
蒸气压缩式制冷循环系统工作原理 教学内容： 蒸气压缩式制冷循环系统工作原理。 教学目标： 1.知识目标： ①掌握循环过程中制冷剂的物态及温度压力的变化 ②理解掌握制冷循环系统工作原理 2.技能目标： 熟知制冷循环工作原理各部件的作用与结构 3.情感目标： ①通过实践操作培养认真观察、勤于思考、规范操作的职业习惯 ②培养学生主动参与团队合作的意识，养成做中学的习惯 教学重点、难点： ①制冷循环系统工作原理 ②掌握循环过程中制冷剂的物态及温度压力的变化 教学方法： 讲授法、讨论法、探究法 教具准备： 冰箱一台 教学过程： 一、导课 首先通过生活中的常识，洗过脸后会感到凉快，皮肤擦过酒精后会感到凉意，这是由于液体挥发时带走了热量，然后再让学生思考冰箱，空调是怎么制冷的，从而引出这节课的内容蒸气压缩式制冷循环系统工作原理。 二、讲授新课
2.制冷循环过程包括蒸发、压缩、冷凝、节流四个过程。蒸发器、压缩机、冷凝器和节流阀是蒸气压缩式制冷系统的基本部件，如图所示 3.具体工作原理如下 （1）蒸发过程。 蒸发过程是在蒸发器中进行的。液态制冷剂在蒸发器中蒸发时吸收热量，使其周围的介质温度降低或保持一定的低温状态，从而达到制冷的目的。 （2）压缩过程。 压缩机将从蒸发器流出的低压制冷蒸气压缩，使蒸气的压力提高到与冷凝温度对应的冷凝压力，从而保证制冷剂蒸气能在常温下被冷凝液化。 （3）冷凝过程。 冷凝过程在冷凝器中进行，他是一个恒压放热过程。将从压缩机送来的高温高压的气态制冷剂冷凝液化，使制冷剂循环使用。 （4）节流过程。 使从冷凝器中流出的制冷剂的冷凝温度、冷凝压力降到蒸发温度蒸发压力下，从而使制冷剂能在低温下汽化。 再开始下一次气态、液态、气态的循环，从而使周围环境温度降低，达到人工制冷的目的。 三、本节小结 四、作业布置 课后习题2
压缩比对单级蒸气压缩式制冷循环影响分析
压缩比对单级蒸气压缩式制冷循环影响分析在单级蒸气压缩式制冷循环中，当制冷剂选定后，其冷凝压力，蒸发压力由冷凝温度和蒸发温度决定。冷凝温度受环境介质(水或空气)温度的限制，蒸发温度由制冷装置的用途确定的。在常温冷却条件下能够获得低温程度是有限的，即制冷温差是有限的。下面制冷快报为大家分析一下压缩比过高，对单级蒸汽压缩式制冷循环的影响。 当冷凝温度升高或蒸发温度降低时，压缩机的压力比增大，排气温度上升。 压缩机输气系数下降;pk/p0增大导致压缩机排气温度升高，润滑条件变坏;耗功增加，制冷量下降，制冷系数降低。 蒸发温度降低对单级制冷循环的影响：1.节流损失增加，制冷系数下降。2.压缩机运行时的压力比增大，容积效率下降。 由于压缩机余隙容积的存在，压力比提高到一定数值后，压缩机的容积系数变为零，压缩机不再吸气，制冷机虽然在不断运行，制冷量却变为零。 实际的活塞式压气机中，当活塞处于左止点时，活塞顶面与缸盖之间必须留有一定的空隙，称为余隙容积。具有余隙容积的压气机理论示功图，图中容积V3就是余隙容积。 由于余隙容积的存在，活塞就不可能将高压气体全部排出，排气终了时仍有一部分高压气体残留在余隙容积内。因此，活塞在下一个吸气行程中，必须等待余隙容积中残留的高压气体膨胀到进气压力p1(即点4)时，才能从外界吸入气体。 余隙容积百分比Vc/Vh和多变指数n一定时，增压比π越大，则容积效率越低，当π增加到一定值时容积效率零。增压比π一定时余隙容积百分比越大，容积效率越低。 压缩机的排气温度上升。 单级压缩的最低蒸发温度不仅受到容积系数为零的限制，随着压力比的增大，除了引起制冷量下降，功耗增加、制冷系数下降、经济性降低外，排气温度的限制也是选择压缩机级数的另一个重要原因。 排气温度过高，它将使润滑油变稀，润滑条件恶化，当排气温度与润滑油的闪点接近时，会使润滑油碳化，以致在阀片上产生结碳现象,甚至出现拉缸等现象。 当冷凝温度为40℃，蒸发温度为-30℃时，单级氨压缩机即使在等熵压缩的情况下，排气温度已高达160℃，显然它已超过了规的最高排气温度为150℃的限制。 压缩机的输气系数λ大大降低，且当压缩比≥20时，λ=0。压缩机的单位制冷量和单位容积制冷量都大为降低。压缩机的功耗增加，制冷系数下降。